شبیه سازی کاتد پیل سوختی پلیمری با استفاده از OpenFOAM

در این مقاله مدل سازی جریان دو فازی چند جزئی کاتد پیل سوختی پلیمری توسط کد متن باز اپن فوم مورد بررسی قرار گرفته است. اپن فوم یک کد نوشته شده تحت C++ است که به دلیل در اختیار قرار دادن ابزارهای کاربردی، متدهای گسسته سازی در حالت دو بعدی و سه بعدی و قابلیت های فراوانی که با برنامه نویسی پیشرفته می توان به آن افزود در چند سال گذشته بسیار موردتوجه قرار گرفته و مزیت آن نسبت به نرم افزارهای تجاری قابلیت دسترسی به همه ی پارامترها و معادلات در عین استفاده از هندسه های پییچیده و روش های نوین CFD است. یکی از پارامترهای بسیار مهم در پیل سوختی هیدروژنی مدیریت آب، به خصوص در بخش کاتد است. بخش آند و غشا به دلیل سرعت بالای واکنش اکسایش هیدروژن به صورت یک افت پتانسیل در معادلات لحاظ شده اند، کاتالیست نیز به صورت یک لایه ی بسیار نازک در نظر گرفته شده و واکنش های انجام شده روی آن به صورت یک شرط مرزی کوپل با مقادیر جریان و گونه های شیمیایی در لایه ی نفوذ گاز محاسبه واعمال می شود. با اعمال معادلات گونه های شیمیایی با روش مخلوط چند جزیی در کنار معادلات مومنتوم حاکم بر محیط متخلخل و کانال جریان، رفتار و عملکرد پیل سوختی بررسی می شود. بررسی نتایج به دست آمده توانایی پیش بینی درست عملکرد پیل سوختی را نشان داده است همچنین در آینده می توان با کوپل کردن بخش آند که پیچیدگی کمتری نسبت به کاتد دارد، مدل سازی کامل پیل سوختی را با قابلیت های اشاره شده انجام داد.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی هیدروژنی PEMFC ، جریان دوفازی ، مدل سازی اپن فوم OpenFOAM ، مدل مخلوط چند جزیی